يؤدي قمع تماسك دوران بخار المعدن القلوي إلى إطالة وقت التماسك وتحسين أداء المستشعر الكمومي
تظهر الأبحاث الجديدة أن دوران الإلكترونات - وهي خصائص مغناطيسية صغيرة للذرات يمكنها تخزين المعلومات - يمكن حمايتها من فقدان التماسك (فقدان حالتها الكمية) بشكل أكثر فعالية مما كان يعتقد سابقًا، وذلك ببساطة عن طريق تطبيق مجالات مغناطيسية ضعيفة. وعادةً ما تفقد هذه الدورات تماسكها بسرعة عندما تتفاعل مع جزيئات أخرى أو تمتص أنواعًا معينة من الضوء، مما يحد من فائدتها في التقنيات مثل أجهزة الاستشعار الكمومية أو الساعات الذرية. لكن الباحثين وجدوا أن حتى التفاعلات التي تعمل بشكل مباشر على إطلاق أو تعطيل الدوران يمكن قمعها بشكل كبير باستخدام المجالات المغناطيسية الضعيفة. يؤدي هذا الاكتشاف إلى توسيع فهمنا لكيفية التحكم في الأنظمة الكمومية ويفتح إمكانيات جديدة لتطوير أجهزة كمية أكثر استقرارًا ودقة.
تكشف دراسة جديدة أجراها باحثون في الجامعة العبرية في القدس وجامعة كورنيل عن طريقة جديدة قوية لقمع فقدان التماسك الدوراني بشكل كبير في غازات المعادن القلوية، مع إمكانية إحداث ثورة في الاستشعار الكمومي وتقنيات المعلومات. وتظهر النتائج، التي نشرت في مجلة Physical Review Letters، انخفاضًا كبيرًا في معدلات استرخاء الدوران عند المجالات المغناطيسية المنخفضة.
أجرى البحث مارك ديكوبولتسيف وأبراهام باربي، تحت إشراف البروفيسور أورييل ليفي من معهد الفيزياء التطبيقية ومركز علوم النانو في الجامعة العبرية والبروفيسور أور كاتز من جامعة كورنيل.
إن فقدان تماسك الدوران، وهي العملية التي يتم فيها فقدان معلومات الدوران الكمي بسبب التفاعلات البيئية، تشكل عقبة رئيسية في تطوير التقنيات الكمومية. تناولت هذه الدراسة على وجه التحديد فقدان التماسك في دوران السيزيوم الساخن، والذي يتأثر بشكل أساسي بتفاعلات الدوران أثناء الاصطدامات مع جزيئات النيتروجين ومن خلال امتصاص الضوء شبه الرنان.
وأظهر الفريق أن تأثيرات فقدان التماسك هذه يمكن قمعها بشكل كبير عن طريق تطبيق مجالات مغناطيسية منخفضة، مما يحقق انخفاضًا كبيرًا في معدلات استرخاء الدوران. يتجاوز هذا القمع الأنظمة المعروفة سابقًا مثل SERF (التبادل الدوراني الخالي من الاسترخاء)، ويُظهر أن المجالات المغناطيسية يمكنها أيضًا التحكم في الآليات التي تعمل على استرخاء دوران الإلكترونات، وليس فقط الحفاظ عليها.
وقال ديكوبولتسيف: "تظهر نتائجنا أن المجالات المغناطيسية المنخفضة ليست مفيدة فقط لتجنب فقدان التماسك الناتج عن تفاعلات التحول الدوراني العشوائية". "إنها قادرة على قمع عمليات الاسترخاء الأكثر ضررًا بشكل فعال، مما يمنحنا أداة قوية للحفاظ على تماسك الدوران."
يعمل هذا الاكتشاف على تحسين الفهم الأساسي لديناميكيات الدوران ويوفر استراتيجيات جديدة للتحكم في الحالات الكمومية في الأبخرة الذرية الساخنة. وهو يضع الأساس للتقدم المستقبلي في الساعات الذرية، والذاكرة الكمومية، والقياس المغناطيسي، وغيرها من التقنيات حيث تكون أوقات تماسك الدوران الطويلة حاسمة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
